【正文】 , , Rowe, ., Black, . and Alanson, . Machining of Engineering Ceramics(J).Engineering Manufacture, 1998, 212(B8), 661669[17]Rowe, . Mechanical Engineering in the information(J). Engineering Manufacture, 2022, 215(B4), 473491[18]chineToolsamp。Manufacture41(2022)833C85畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書35致謝本論文是在指導教師劉琨明老師的精心指導下完成的，在論文的選題、開題、結(jié)題的過程中，處處都凝聚著導師的心血。在畢業(yè)設(shè)計期間，劉老師誨人不倦，耐心給我們講解，他淵博的知識、嚴謹?shù)膶W風和高尚的品格對本人也產(chǎn)生了巨大的影響，提高了我的工作學習能力和知識水平，同時也讓我受益終生。在此謹向尊敬的劉老師致以最衷心的敬意！衷心的感謝機械工程學院的領(lǐng)導和老師們給予的關(guān)心和支持，謝謝！畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書36附件 1外文資料翻譯畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書37 數(shù)控銑床用于螺旋斜面齒輪的表面雕刻加工摘要： 齒輪作為動力傳動系統(tǒng)是現(xiàn)代精密機器中關(guān)鍵的組成部分，由于它的復雜和唯一特點，齒輪經(jīng)常被一些特定的工具設(shè)計制造，例如滾齒和插齒機器，這個論文中，我們打算用一個三軸數(shù)控銑床和一個旋轉(zhuǎn)平臺來制造螺旋斜面齒輪（齒輪生產(chǎn)中最復雜的一種） ，這其中包括 A 落選斜面齒輪的幾何模型， B 數(shù)控銑床的加工計劃，C 為四軸和四分之三軸控制的刀具走刀途徑和執(zhí)行計算程序，在這種方法下，實驗性的切割已經(jīng)做的很有效，這種方法是在四分之三軸的代碼下控制的數(shù)控銑床下工作的。1 介紹： 作為動力傳動方式，在現(xiàn)在工業(yè)機械中齒輪是非常有效和準確的系統(tǒng)，在各種類型的齒輪中（圖片一） ，螺旋斜面齒輪是最復雜的一種，在有角度錯開的軸中傳遞扭矩先前的研究主要關(guān)注于齒輪的設(shè)計于分析，在【19】中螺旋斜面齒輪的幾何特點和設(shè)計參數(shù)已經(jīng)做了詳細的研究，TSAI 和 CHIN 在基本齒輪動力學和切面漸開線幾何學的基礎(chǔ)上提出了斜齒面數(shù)學表面模型。之后，在球面漸開線的基礎(chǔ)上，這個模型與其它的模型相比較，最近 SHUNMUGAM 在【8，9】提出了一個完全不同的模型，在正常的偏離情況下已經(jīng)證明了他的精確性（與在特定工具下加工制造的螺旋斜面齒輪相比較） 在能涉及到的制造業(yè)中，在先前的工作中，齒輪都是在特定的機器刀具類型下被加工的，比如滾齒和插齒加工，這有可能是為什么在開放研究的領(lǐng)域齒輪加工稀少的原因。事實上，沒有螺旋斜面齒輪的表面加工的走刀路徑的研究結(jié)果，雖然有一些權(quán)威人士提出用數(shù)控銑床進行螺旋齒面加工的可能性。最近，基于數(shù)控機床的齒輪加工刀具在工業(yè)實踐中已經(jīng)有了發(fā)展和提高（圖片 2） 。然而，他們的結(jié)構(gòu)框架還是與工業(yè)數(shù)控機床有著不同，因為先前的是位一些特定的刀具設(shè)計的。在這篇論文中，我們嘗試用一臺三軸銑床和一個旋轉(zhuǎn)平臺通過表面雕刻加工的方法來制造加工螺旋斜面齒輪。從加工效率上說，很顯然表面雕刻加工要明顯的低于用特定工具加工，除了加工效率問題，表面雕刻加工方法在以下方面具有優(yōu)勢，(1)傳統(tǒng)的加工方法需要在專用于各種不同類型大小，幾何形狀的各種齒輪特定刀具和機器有一部分的投資， （2）通過表面加工方法，用工業(yè)數(shù)控銑床可以加工制造很寬范圍的齒輪， （3）有些特定的齒輪，例如直徑超過 1000 毫米的大齒輪，還有重齒輪，都可以用畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書38表面雕刻方法來加工，而不是用專用齒輪加工工具，除了一些特定限制的情況。從以上觀點可以看出，我們主要關(guān)注于表面雕刻加工方法的能力方面，包括幾何加工精度，表面質(zhì)量，還有加工時間。除了加工效率方面，如果表面雕刻加工方法表現(xiàn)的不錯的話，它可以在工業(yè)生產(chǎn)中通過數(shù)控機床加工大型的螺旋斜面加工。同時加工效率不被重視。在這篇論文中，提供了一個全面的加工技術(shù)包括幾何模型，加工工序，刀具途徑計算程序和實驗證據(jù)。2 螺旋斜面齒輪的幾何模型 一般的，螺旋斜面齒輪的幾何模型會給定一系列的特定參數(shù)，這些特定參數(shù)有一個工程制圖提供，像圖片 3 中展示，一些參數(shù)（主要參數(shù)）需要用幾何定義，一些參數(shù)（輔助參數(shù)）通過計算方程式獲得，表一總結(jié)了一些關(guān)鍵的參數(shù)以及一些參數(shù)的之間的關(guān)系。利用一些參數(shù)，表面模型可以通過以下獲得，根據(jù)圖片 4 的說明，在兩齒輪中的表面可以通過一大部分曲線沿著螺旋線來做模型，這部分曲線有五部分組成，S 是部分 I 的參數(shù)，沿著螺旋曲線命名 W 為參數(shù)，表面模型可以在圖片 4 中通過 S 來表現(xiàn)。S 和 S 是漸開線曲面，S 和 S 是切平面曲面，S 是地平面曲面，SS 和 S 提供間隙在運動過程中。漸開線曲面在大齒輪（齒輪有這樣的分類，大的一個叫做 GEAR，小的一個叫做 PINION）和小齒輪的接觸旋轉(zhuǎn)運動中是關(guān)鍵曲面。.在下面中，我們提供一種方法來獲得小齒輪的表面模型 S。落選斜面齒輪的漸開線在球體中被定義，叫做球面漸開曲線，考慮螺旋斜面小齒輪的大部分，W 是在圖表一中的圓錐半徑，這時，一個參照圓的半徑 W 和一個基圓的半徑 R，D 和@ 分別代表了小齒輪的內(nèi)徑和壓力角，這個可以從參考面通過角度距離在基圓上限制這些點，這些點可以唯一的定義為參數(shù) U，還有通過參數(shù) U 的利用，源自參考圓中心的？圓的半徑 W 也將被唯一的確定，這是，螺旋切點是在？圓上，他的長度與沿著基圓的長度相同，通過改變參數(shù) U 從 0 到 U，和改變參數(shù) W 從 R 到 Rb，在直斜面齒輪上球面螺旋曲線可以確定， 1tan()2yzA????11maxtn(/2)cosikbdX????是基圓圓錐角度，涉及參考配合框架 A 提出 P，涉及 B 找到 P 的位置的過程如下，畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書39ABPR?在螺旋斜面小齒輪，球面漸開線是沿著螺旋曲線而旋轉(zhuǎn)，在對數(shù)函數(shù)，螺旋曲線，圓形曲線，螺旋線的廣泛應(yīng)用下，圓切割螺旋曲線在本論文中應(yīng)用。 用數(shù)控銑床來加工落選斜面齒輪，得到成功結(jié)果的關(guān)鍵在于走刀途徑，在走刀過程中，各種各樣的因素都要考慮進去， （1）機械加工的表面精度和加工質(zhì)量， （2）加工時間， （3）加工的機械刀具的機構(gòu)表面。 刀具結(jié)構(gòu)表面關(guān)于刀具結(jié)構(gòu)加工表面，很顯然在加工過程中數(shù)控銑床要進行旋轉(zhuǎn)運動，基于機械運動分析，數(shù)控銑床加工螺旋斜面齒輪至少通過四軸控制機構(gòu)來滿足要求，這樣一個旋轉(zhuǎn)平臺也要三軸的銑床，機械加工工具的能力基本要求是：（A ）四軸必須同時控制（一軸為旋轉(zhuǎn)平臺，另三軸運動為切削工具） （B）只有四分之三可以同時控制，后者叫做輔助軸控制系統(tǒng)，在工業(yè)實踐中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)第四軸控制旋轉(zhuǎn)平臺運動，其他三軸控制刀具切割運動，在這篇論文中，我們提供一種刀具計算程序關(guān)于其結(jié)構(gòu)表面。 加工步驟 工件以圓錐線通過回轉(zhuǎn)制作加工出來，工序加工通過幾個步驟完成， （1）用幾把端銑刀進行粗加工， （2）幾把球銑刀進行半精加工， （3）一把球銑刀進行精加工，為縮短加工時間，粗加工和半精加工我們選用一把大的刀具，精加工的要求已經(jīng)確定，半精加工去除不平滑表面，在精加工過程中，整個表面用一把直徑為 D 的銑刀加工，這是為了防止在換刀過程中在表面上留下切削痕跡，在本片論文中為簡便省略了粗加工和半精加工的計算程序。 精加工的走刀途徑表面模型 S 是一把半徑是 R 的球形銑刀加工的，根據(jù)以上提到的漸開線表面 S 和 S 是最重要的表面，其精度要嚴格的控制，我們的方法是基于 CC 特定參數(shù)框架，CC 點是特定參數(shù)表面模型的樣本，為了提高加工效率，刀具沿著 W 方向的運動是可以選擇的。在下列中，自由干涉 CL 數(shù)據(jù) S 已經(jīng)給出，相同的他可以求出 S 和 C，在切線上定義O 而 C 由銑刀中心確定，基于【6】 可以由 W 通過以下所得，?，其中2212tan[]VHU?????2sin()mcwR????畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書40 在相配框架的切線平面中圖片 5 的 已經(jīng)給出，我們可以通過以下方式把他轉(zhuǎn)化成?，如下所示 ，其中?10[,]cos()in()iARotX????????1sin()???這說明的是螺旋線的特定要素不僅由球面漸開線的大小決定，還有螺旋線的旋轉(zhuǎn)數(shù)量決定，截止以前的討論螺旋點的半表面模型可以有以下公式得到。，其中1(,)AABSuwRPw??max[0,]u? 刀具球面干涉處理在獨立特定參數(shù) CC 點，這個刀具中心是 (,)(,)(,)CwSuRNw??是在 上的正常結(jié)矢量。考慮這些東西， （a）刀具大小比小邊橫截面要小，(,)Nuw(,)S（b） 是凸面的不會跟大部分的 cc 點發(fā)生干涉，除非它們與 相接近， 。準確1, 2S的說，在邊界區(qū)域 CC 點是唯一刀具球面干涉發(fā)生的地方，如果有刀具干涉發(fā)生，在隨后的加工過程中 CC 點將要移動一小段刀具尺寸?？晒┻x擇的，我們可以允許刀具半圓鑿出現(xiàn)在這一區(qū)域因為， （a）過度切割的在 S 區(qū)域，(b)這個區(qū)域提供了大齒輪與小齒輪的間隙， （c ）輕微的過度切割是可以允許的，基于上述有效的計算干涉檢測和處理，計算程序得到了發(fā)展。 刀具軸線干涉處理相對與刀具干涉，還有另一種干涉叫做刀具軸線干涉在混合軸的機器中，這里刀具目標發(fā)生了變化，刀具軸線干涉可以通過改變刀具目的而避免，這樣刀具本體就不會與表面區(qū)域發(fā)生干涉，刀具軸線干涉可以用兩種方法處理（a）發(fā)現(xiàn)刀具發(fā)生干涉，接著對刀具軸線進行調(diào)整， （b）找出一個可以接受的刀具軸線干涉范圍，我們選擇第二中方法，在下面我們提供一種非常有效的方法來找出可行的范圍如圖 8 所描述的兩條邊界線 A 和 A 中的 CC 點。設(shè)想刀具中心和他的正常聯(lián)合矢量分別有 C 和 來表示，在四軸結(jié)構(gòu)的道具運動被定cN義為 CL 線，C 作為 CL 線上的補償點，說明，認為找到 T 是一個問題，定義干涉軸為為 V 和左邊的切線為 C， 關(guān)于干涉軸的旋轉(zhuǎn)如下： ,cN1[]2cARotV??[,]2cANRot??畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書41初始化 T 在左邊切線上，T 跟這 C 更新如果下邊更新條件滿足 這個條件1()0iCTV??可以通過以下幾何觀察獲得定義?為繞 A 旋轉(zhuǎn)沿 CC 的角度，第一最關(guān)鍵的點是有最大角度的補償點，這樣Ｔ根據(jù)Ｃ變化，但是Ｔ不根據(jù)Ｃ變化，從Ｃ穿過Ｃ找到Ｔ，找到Ｔ是非常簡單出了一些更新條件： 2()0,[1:]jTVjkn???? 四軸同步控制的數(shù)控機床代碼編輯因為ＣＣ點 ，我們將得到兩點，自由評測中心Ｃ點，可行的刀具軸線范圍(,)Suw的關(guān)鍵兩點 和 ，通過這些，數(shù)控機床代碼，前三個參數(shù)是刀具頂部位置和＠是旋1T2轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)角度，可以通過以下公式計算。說明可行的范圍是刀具軸線不發(fā)生干涉的，他可以被認為有點Ｃ和兩個關(guān)鍵軸Ａ和Ａ所定義的圓錐體，通過刀具中心和兩個關(guān)鍵點Ｔ和Ｔ，通過這兩個點自由干涉刀具中心可以由中間軸決定，一般來說，刀具軸線矢量不與旋轉(zhuǎn)軸線統(tǒng)一在四軸結(jié)構(gòu)中工件由旋轉(zhuǎn)平臺定位他必須沿著刀具軸線矢量在一直線上，在接近ＣＣ點的旋轉(zhuǎn)角度由刀具軸線矢量平行與ＸＺ線決定，分解刀具軸線為 ，旋轉(zhuǎn)角度為＠，義＠度旋轉(zhuǎn)工件，刀具頂部位置由以下確定,xyzA1tan()2z???? 四分之三軸的數(shù)控機床代碼編輯為了執(zhí)行以上數(shù)控機床代碼，與四軸控制同步是必須的，因為四軸同步數(shù)控機床代碼有可能隨時變化。這樣，在四分之三軸不能執(zhí)行以上的數(shù)控機床代碼，最多三軸可以同時控制。像早前描述的，四分之三軸控制一般應(yīng)用與旋轉(zhuǎn)平臺與第四軸相干涉的機器刀具控制的工業(yè)生產(chǎn)中，對于四分之三軸控制，四軸中必須有一個保持固定不變，在這篇論文中，我們保持 Y 與刀具的頂部位置相配合為 Y，對于四軸控制，我們用可取范圍的中心軸為刀具軸線，對于四分之三軸，中心軸不在是刀具軸心，在因為刀具頂端位置 y 不是與其他類型相同，我們的方法是通過 Y 來決定刀具軸矢量如下，步驟 1ＣＣ在１到Ｎ之間，ＣＣ是在Ｗ方向獨立參數(shù)曲線第 ICC 點，N 是在曲線撒謊那個的 CC 點的一點。1 轉(zhuǎn)換可選范圍成旋轉(zhuǎn)角度2 轉(zhuǎn)換旋轉(zhuǎn)角度成 Y 值值得注意的是改變 Y 值就是改變結(jié)構(gòu)，一般情況，只要 Y 可取，我們要縮小結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書42的數(shù)量，這是為了提高生產(chǎn)效率，還有這種結(jié)構(gòu)的改變不會影響道結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量，通過重新設(shè)定刀具的切割方向，從先前的 CC 點到下一組的 CC 點。4 試驗證明提出的方法由一種發(fā)展的 CAM 雛形來檢測，包括幾何模型，刀具途徑計算程序，圖線模擬模型。檢查刀具途徑計算程序像圖表 12 所表示， （這個實體模型由 CAM 幾何模型系統(tǒng)產(chǎn)生） ，這個例子也是大小齒輪的一部分，參數(shù)像圖 3 中表示的一樣，這個工件是合金材料， 。 銑削運動在有圖表 2 中所示的試驗條件在我們的實驗室中有四分之三軸數(shù)控機床完成，這個被叫做的補充四周的旋轉(zhuǎn)平臺與原先的三軸控制是相互沖突的，機器的部件在圖表 13 中表示，刀具的結(jié)構(gòu)表面和試驗刀具的享百年分別在圖表 14 和 15 中表示。很顯然，機器表面的形狀和質(zhì)量是相當好，與通過偏離機器刀具生產(chǎn)的齒輪相比看不出有什么問題，為了要精度更準確些我們用 CMM 來測量機器齒輪的齒，顯示單一約束錯誤，比鄰約束錯誤，還有形成約束錯誤。 （第 15 齒的刀具加工有可能引起過度約束錯誤，精加工用幾把刀具，但要有一把來加工第 15 齒） ，為了工作效率大小齒輪的都安置在一個機床上，齒輪嚙合檢測通過旋轉(zhuǎn)小齒輪到 1000RPM 這種旋轉(zhuǎn)很柔和沒有噪音，在圖表 16 中表示了齒輪嚙合區(qū)域的情況，別的錯誤例